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新一代微型显微镜仅重2.2克 可实时观察脑神经活动

2017-06-02     来源:科技日报

近日,北京大学宣布成功研制出新一代微型化双光子荧光显微镜,重量仅2.2克,可佩戴在动物头部,实时记录数十个神经元和上千个神经突触的动态信号;横向分辨率可达0.65微米,成像质量可与商品化大型台式双光子荧光显微镜相媲美。研究论文5月29日在线发表于《自然》杂志子刊 《自然·方法学》上,并已申请多项专利。

人们观察大脑多通过解剖,大脑处在静止、无生命的状态。中国科学院院士、北京大学教授程和平说,新一代微型化双光子荧光显微成像改变了观察细胞、亚细胞结构的方式。可在动物觅食、哺乳、打斗、嬉戏、睡眠等自然行为下,或在学习前、中、后长时间观察神经突触、神经元、神经网络、远程连接的脑区等多尺度、多层次动态变化。

据介绍,该显微镜成像分辨率高、速度快,并具备多区域随机扫描和每秒1万线的线扫描能力;采用柔性光纤束进行荧光信号接收,解决了动物活动、行为由于荧光传输光缆拖拽而受到干扰等难题。其效果远优于目前领域内主导的由美国脑科学计划核心团队所研发的微型化宽场显微镜。

程和平说,该显微镜应用领域广阔。如在外科手术临床应用上,做开颅手术前就可看到脑部肿瘤边界和神经活动等。“未来,与光遗传学技术结合,有望在结构与功能成像同时,精准操控神经元和神经回路活动。”

该显微镜是在国家自然科学基金委国家重大科研仪器研制专项“超高时空分辨微型化双光子在体显微成像系统”支持下,由北京大学分子医学研究所、生命科学学院、工学院和军事医学科学院等组成跨学科团队,历经三年多协同完成的。

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